過程控制課程設(shè)計(jì)（論文）-鍋爐給水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

內(nèi)蒙古科技大學(xué)過程控制課程設(shè)計(jì)論文題目：鍋爐給水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：專業(yè)：測(cè)控技術(shù)與儀器班級(jí)：2008-1指導(dǎo)教師：2011年9月6日內(nèi)蒙古科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文1目錄前言.2第一章鍋爐的工藝流程.31.1鍋爐的組成.31.2鍋爐的工作過程.31.3鍋爐的分類.4第二章鍋爐控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)思路.62.1汽包水位的控制.62.2蒸汽溫度的控制.62.3鍋爐燃燒的控制.6第三章鍋爐給水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).73.1鍋爐水位動(dòng)態(tài)特性.73.2單沖量控制系統(tǒng).73.3雙沖量控制系統(tǒng).83.4三沖量控制系統(tǒng).103.4.1鍋爐給水控制系統(tǒng).113.4.2前饋控制系統(tǒng).12第四章設(shè)計(jì)心得.15參考文獻(xiàn).16內(nèi)蒙古科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文2前言電力是以電能作為動(dòng)力的能源。發(fā)明于19世紀(jì)70年代，電力的發(fā)明和應(yīng)用掀起了第二次工業(yè)化高潮。成為人類歷史18世紀(jì)以來，世界發(fā)生的三次科技革命之一，從此科技改變了人們的生活。20世紀(jì)出現(xiàn)的大規(guī)模電力系統(tǒng)是人類工程科學(xué)史上最重要的成就之一，是由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電力生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)。它將自然界的一次能源通過發(fā)電動(dòng)力裝置轉(zhuǎn)化成電力，再經(jīng)輸電、變電和配電將電力供應(yīng)到各用戶?；鹆Πl(fā)電是利用燃燒燃料(煤、石油及其制品、天然氣等)所得到的熱能發(fā)電?；鹆Πl(fā)電的發(fā)電機(jī)組有兩種主要形式：利用鍋爐產(chǎn)生高溫高壓蒸汽沖動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，稱為汽輪發(fā)電機(jī)組；燃料進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)將熱能直接轉(zhuǎn)換為機(jī)械能驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，稱為燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組?；鹆Πl(fā)電廠通常是指以汽輪發(fā)電機(jī)組為主的發(fā)電廠。鍋爐是石油化工、發(fā)電等工業(yè)過程中必不可少的重要?jiǎng)恿υO(shè)備。它所產(chǎn)生的高壓蒸汽既可作為驅(qū)動(dòng)透平的動(dòng)力源，又可作為精餾、干燥、反應(yīng)、加熱等過程的熱源。隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，作為動(dòng)力和熱源的鍋爐也向著大容量、高參數(shù)、高效率方向發(fā)展。內(nèi)蒙古科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文3第一章鍋爐的工藝流程1.1鍋爐的組成鍋爐設(shè)備包括鍋爐本體設(shè)備和鍋爐輔助設(shè)備。鍋爐本體設(shè)備主要由燃燒設(shè)備、蒸發(fā)設(shè)備、對(duì)流受熱面、鍋爐墻體構(gòu)成的煙道和鋼架構(gòu)建等組成。鍋爐的燃燒設(shè)備包括燃燒室、燃燒器和點(diǎn)火裝置。蒸發(fā)設(shè)備主要由汽包、下降管和水冷壁等組成。對(duì)流受熱面是指布置在鍋爐對(duì)流煙道內(nèi)的過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器。鍋爐的輔助設(shè)備主要包括通風(fēng)設(shè)備、給水設(shè)備、燃料運(yùn)輸設(shè)備、制粉設(shè)備、除塵設(shè)備、除灰設(shè)備、鍋爐輔機(jī)等，如給水泵、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)、除塵器、煙囪、灰渣泵、安全閥、水位計(jì)等。如圖1.1所示。圖1.1鍋爐的組成1.2鍋爐的工作過程煤斗中的煤通過給煤機(jī)送至磨煤機(jī)，在磨煤機(jī)中對(duì)煤進(jìn)行干燥（利用空氣預(yù)內(nèi)蒙古科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文4熱器引來的熱空氣進(jìn)行干燥）和磨碎。磨成的煤粉進(jìn)入粗粉分離器，經(jīng)分離后，合格的煤粉進(jìn)入煤粉倉或排粉機(jī)，然后由給粉機(jī)或排粉機(jī)將煤粉送往爐膛燃燒。不合格的煤粉經(jīng)回粉管送回磨煤機(jī)再重新磨制。空氣由進(jìn)風(fēng)道引入送風(fēng)機(jī)，經(jīng)送風(fēng)機(jī)升壓后送入空氣預(yù)熱器，被加熱成熱空氣，然后通過熱風(fēng)道將其中一部分送至磨煤機(jī)，進(jìn)入制粉系統(tǒng)用以干燥和輸送煤粉，另一部分熱空氣直接送至燃燒器。煤粉與空氣通過燃燒器進(jìn)入燃燒室，進(jìn)行燃燒放熱，燃燒產(chǎn)生的高溫火焰和煙氣在燃燒室加熱水冷壁中的水，然后高溫?zé)煔庖来瘟鬟^過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器，加熱這些受熱面內(nèi)的工質(zhì)（汽、水和空氣），在傳熱過程中煙氣的溫度逐漸降低。此后利用除塵器清除煙氣中攜帶的大量飛灰，最后由引風(fēng)機(jī)將煙氣送往煙囪，排入大氣。燃料燃燒后生成的灰渣，一部分落入燃燒室下部的灰渣斗中；另一部分被煙氣帶走，在除塵器中大部分飛灰被分離出來，落入除塵器下部的灰斗中，然后由除塵裝置將灰渣和細(xì)灰送往儲(chǔ)灰場。給水由給水泵送至鍋爐房，先進(jìn)入省煤器，在省煤器中加熱提高溫度后進(jìn)入汽包，然后沿著下降管流至水冷壁下聯(lián)箱，再進(jìn)入水冷壁管。在水冷壁管內(nèi)水吸收燃燒室中高溫火焰和煙氣的輻射熱，一部分水汽化為蒸汽，在水冷壁內(nèi)成為蒸汽和水的混合物，汽水混合物沿水冷壁上升又進(jìn)入汽包。在汽包中利用汽水分離設(shè)備對(duì)汽水混合物進(jìn)行汽水分離，分離出來的水沿著下降管進(jìn)入水冷壁繼續(xù)吸熱，如此循環(huán)。分離出來的蒸汽從汽包頂部的飽和蒸汽引出管引致過熱器，在過熱器中飽和蒸汽被加熱成為過熱蒸汽，然后經(jīng)主蒸汽管道送往汽輪機(jī)做功。1.3鍋爐的分類按蒸發(fā)量的大小，鍋爐有小型、中型、大型之分，但它們之間沒有固定的分界。一般來講420t/h以下的鍋爐為小型鍋爐，420t/h以上至1000t/h以下為中型鍋爐，1000t/h以上為大型鍋爐。按照蒸汽壓力的高低，鍋爐可以分為低壓、中壓、高壓、超高壓、亞臨界壓力、超臨界壓力和超超臨界壓力鍋爐。按照燃料的燃燒方式鍋爐一般分層燃爐、室燃爐和循環(huán)流化床鍋爐。內(nèi)蒙古科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文5按照水的循環(huán)方式分為自然循環(huán)鍋爐、強(qiáng)制循環(huán)鍋爐和直流鍋爐。內(nèi)蒙古科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文6第二章鍋爐控制的整體設(shè)計(jì)思路2.1汽包水位的控制汽包水位是鍋爐運(yùn)行的重要指標(biāo)，保持水位在一定范圍內(nèi)是保證鍋爐安全運(yùn)行的首要條件。首先，水位過高會(huì)影響汽包內(nèi)的汽水分離，飽和水蒸氣將會(huì)帶水過多，導(dǎo)致過熱器管壁結(jié)垢并損壞，使過熱蒸汽的溫度嚴(yán)重下降。如以此過熱蒸汽被用戶用來帶動(dòng)汽輪機(jī)，則將因蒸汽帶液損壞汽輪機(jī)的葉片，造成運(yùn)行的安全事故。然而水位過低，則因汽包內(nèi)的水量較少，而負(fù)荷很大，加快水的汽化速度，使汽包內(nèi)的水量變化速度很快，若不及時(shí)加以控制，將有可能使汽包內(nèi)的水全部汽化，尤其對(duì)大型鍋爐，水在汽包內(nèi)的停留時(shí)間極短，從而導(dǎo)致水冷壁燒壞，甚至引起爆炸。所以必須對(duì)汽包水位進(jìn)行嚴(yán)格的控制。2.2蒸汽溫度的控制過熱蒸汽溫度過高或過低，對(duì)鍋爐運(yùn)行及蒸汽用戶設(shè)備都是不利的。過熱蒸汽溫度過高，過熱器容易損壞，汽輪機(jī)也因內(nèi)部過度的熱膨脹而嚴(yán)重影響安全運(yùn)行；過熱蒸汽溫度過低，一方面使設(shè)備的效率降低，同時(shí)使汽輪機(jī)后幾級(jí)的蒸汽濕度增加，引起葉片磨損。所以必須把過熱器出口蒸汽的溫度控制在規(guī)定范圍內(nèi)。2.3鍋爐燃燒的控制鍋爐燃燒過程的好壞，不僅直接關(guān)系到鍋爐的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)過程的可靠性，而且在很大程度上決定了鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。進(jìn)行燃燒調(diào)節(jié)的目的是：在滿足外